ИИП для УМЗЧ

[Jekson]

Конечно, поскольку нет LC фильтра, важно, чтоб ESR конденсаторов была как можно ниже. Поэтому от души зашунтировал электролиты плёнкой и керамикой.

Почему в резонансниках принципиально не используют LC на выходе? С дросселем в любом случае, амплитуда пульсаций меньше.

В своем младшем Парусе использую китайский LLC , в процессе эксплуатации остался не лучшего мнения о нем. Если нагрузить БП мощностью менее 37вт - на выходе огромные пульсации пачками, УМ их задавить не может, в колонах при этом звук, похожий на помехи от сотового. Благо Парус прожорлив, и накрутить ток покоя двух каналов выше >37вт проблем не составляет. Но и в диапазоне потребления 100..200вт на спектрах отчетливо видны помехи. Сейчас я жалею, что не предусмотрел достаточно места в корпусе, для дополнительных дросселей

 

[Alexey_192]

Почему в резонансниках принципиально не используют LC на выходе?

Ну вообще, я не вижу препятствий к использованию. В моём случае, просто не получилось скомпоновать так, чтоб ещё и дроссель воткнуть, а за ним кондёр. Ну и плюс, надо ещё его правильно спроектировать. Иначе при резком сбросе/набросе нагрузки, начинаются осцилляции.

 

[morozovdmitry]

Как основа для мощного резонансного блока:
27 В (нестаб., 700 Вт). — Цветаев С. Мощный блок питания. — 1990—9—59; 1991—8—91; 1994—7—44 (печатная плата); 1995—9—63 (увеличение выходного напряжения 40…45 В).
Собирал четверть века назад, не имея никакого опыта, - просто по описанию. И о чудо - магический дым не пошел. Нагрузка (школьный большой реостат) светился вишневым, а транзисторы (2Т812А) были только теплыми. И форма тока - полупериоды синусоиды.
По работе пришлось воспроизвести недавно макетный образец этой схемы на современных комплектующих (ключи - IRFP 460, выпрямитель на диодах Шоттки VS-60EPU02PBF , задающая микросхема -IRS2453DSPBF, частота преобразования увеличена до 50 кГц) и с другими ТТХ. Индуктивные элементы силовой ступени пришлось перепроектировать под вторичную обмотку "один+один виток" медной ленты.
Преобразователь мостовой квазирезонансный и не стабилизированный. Однако этом есть и плюс - не надо возиться с устойчивостью петли ООС. К тому же выходной выпрямитель имеет особенность построения., которая обеспечивает малую (порядка 2 вольт) просадку напряжения под нагрузкой до 70А при выходном напряжении 50 В (однополярное).
Эти страшные киловатты, впрочем, как и отладка выходной ступени, были промоделированы в switcherCAD. В реале у меня просто нет подходящей нагрузки. И я нагружал его автомобильными галогенками до 500 Вт. Осциллограммы макетирования и результаты моделирования совпадают один в один. КПД в зависимости от нагрузки и выходного напряжения - 90 - 83 %. И это не художественный свист. Я весь инет прошерстил в поисках еще каких либо конструкций Цветаева. Но не нашел ничего кроме.
Важная особенность (по моему опыту): именно в резонансных силовых ступенях не работают напрямую современные микросхем IR бутстрепных мостовых и полумостовых драйверов. Микросхемы вылетают при подключении по даташиту. Обязательна к использованию гальваническая развязка - трансформаторное питание цепей затворов силовых ключей.

 

[pap_nev]

Тоже когда-то собирал этот БП. На КТ841-х. Два киловатта, как в журнале, я получил. Высчитывал КПД- тоже приятно удивил и соответствовал описанию. Транзисторы грелись меньше, чем выпрямительные диоды. Задающей пробовал и TL494, если мне не изменяет память. Тоже в планах попробовать переделать для питания УМЗЧ, сохранив концепт. Может, кто-то уже такое проделывал, поделитесь, дабы не изобретать велосипед.

 

[morozovdmitry]

Здравствуйте. Вот модель выходной резонансной ступени по мотивам блока Цветаева.
Сделал двухполярный выход. Выходное напряжение по 50 вольт.
Ключи S1 и S2 выполняют роль нагрузки по 10 Ом, включаемой после 1мс от запуска моделирования. Частота преобразования - 50 кГц. Под нагрузкой выход проседает на 1 вольт. Форма тока близка к синусу. Размах пульсаций на выходе под нагрузкой - около 1 мВ, форма - почти синус. Точки выхода V(N019) и V(N017).
Увеличением С1 и С3 пульсации можно снизить. С2 и С4 - желательно керамика из нескольких в параллель. Для получения двухполярного выхода трансформатор разделен на два. Все сердечники можно оставлять как в оригинале. Но число витков для всего надобно будет пересчитывать. Воспроизводимость характеристик в железе гарантирована при соблюдении величин реактивных компонентов как в модели.
Гармоническая форма тока обеспечивает мягкую (без звона) коммутацию диодов и транзисторов. Так что сильно шуметь не должен. Не нужны даже диоды в параллель мосфетам - проверялось в железе, а не только на модели. КПД данного варианта - порядка 90%.
В качестве задающего генератора можно использовать любой полумостовой автоколебательный драйвер. Верхнее плечо запитать не бутстрепно, а от питания микросхемы. Парафазный сигнал с выхода задающего подается на более мощный драйвер полумоста (например IR2110, аналогично организовать питание верхнего плеча). К парафазным выходам верхнего-нижнего плеча IR2110 подключается трансформатор, с которого раздается управляющий сигнал на четыре ключа моста. К сожалению - управлять только так - трансформатором с гальванической развязкой.
Мощный драйвер используется как усилитель для трансформатора. Обычно автоколебательные микросхемы достаточно субтильны, и по току не тянут трансформаторную нагрузку без усилителя.
Это только идея велосипеда. Все остальное - мягкое включение, защита и прочее - можно обращаться к оригиналу.
Приложил модель для LTS. Рисунки: RLC_1.jpg - сама схема, RLC_2.jpg - ток в резонансном контуре,, RLC_3.jpg - пульсации на нагрузке (ток в нагрузке - 5 А)

 

[Rus2000]

Преобразователь мостовой квазирезонансный и не стабилизированный.

Сейчас подобные устройства называют "электронный трансформатор".

Как эта схема стартует на разряженные ёмкости в цепях питания УМЗЧ?
Например, 2х5мФ (типичные ёмкости на плате УМ - 2х2200 или 2х2х2200 мкФ). Или ещё вдвое бОльше, если сделать отдельные обмотки для каждого канала.

 

[morozovdmitry]

В оригинальной схеме используется ограничение тока заряда емкостей первичного выпрямителя через коммутируемый резистор.. Это обеспечивает плавный рост выходного напряжения без аварийных токов ключей. В принципе, резонансный каскад ограничивает максимальный ток ключей характеристическим сопротвлением последовательного контура. Но это потребует неоправданно мощных транзисторов, выдержиающих импульсные токи под сотню ампер.
В ближайшем будущем буду доводить подобный источник до промышленного применения. Надобно реализовывать мягкий пуск, защиту и пр. Буде появятся варианты, заслуживающие внимания и отличающиеся от оригинала, обязательно поделюсь. Попробую и промоделировать.
В двухполярном варианте не должен наблюдаться перекос выходных напряжений в переходных режимах. Но тоже надо погонять модель.
Конкретное количество витков в предыдущем посте не приводил. Все зависит от имеющихся в распоряжении сердечников.
Меня не оставляет некая прредвзятость по отношению к питанию сверхлинейников с десятитысячными процентами искажений от преобразовательной техники. Возмоно потребуется проработка конструктива с допонительными межобмоточными экранами и оптимизацией топологии. Тут чуть ли не в начале темы было опрометчиво сказано, что от вч помех легче заэкранироваться . В стандартных шим конверторах это категоричски не так. Но здесь внушает надежду почти гармоническая форма сигнала. Ну не стояла у меня задача адаптции этого блока к аудио. Пока решаемая задача - почти сварочник с хоршими динамическими характеристками.

 

[Lenin]

Тут чуть ли не в начале темы было опрометчиво сказано, что от вч помех легче заэкранироваться . В стандартных шим конверторах это категоричски не так.

Это именно так. Просто стандартный НЧ трансформатор, с нормальным током ХХ, излучает сильно меньше, чем элементы импульсника, вот и кажется всякое.

Ну и заодно. Вы там упомянули проблемы с устойчивостью в схемах с ООС. Я ищу вменяемую литературу для расчета передаточной функции петли флайбака для прерывистого и непрерывного режимов. Вам не попадалось что-нибудь по теме? Практическое.

 

[morozovdmitry]

Одночастотный сигнал - оно конечно да. Но ежели рассматривать не сферического коня в вакууме, но реальный шим преобразователь с его крутыми фронтами и амперными коммутируемыми токами, то там все очень плохо. Спектр помех слабоспадающий и простирается в мегагерцы. По вторичке звенят выпрямительные диоды в момент восстановления обратного сопротвления. И самое неприятное - через малейшие емкостные паразитности в трансформаторе и монтаже начинает лезть синфазная невыкорчевываемая помеха. Оказывается неисправимо зашумлена общая шина. Я для измерительных схем всегда использую обыкновенные трансформаторные источники. Иначе будут помехи, сопоставимые с измеряемым сигналом. А сделать так, чтобы все было гут станет дороже, чем сделать саму прецизионную измерительную схему. Поэтом единственное упование здесь на почти гармоническую форму тока. Однако форма напряжения на обмотках хоть и сглаженный., но прямоугольник. Посему меня терзают смутные сомнения по допустимости преобразовательной техники для питания сверлинейников. Надо пробовать.

 

[alexcp]

А вот ознакомьтесь. Перевод машинный, но понять основные положения можно.

 

[morozovdmitry]

Спасибо конечно. Но литературы по преобразовательной технике перевернуто мной много. И начиналось все с обучающих материалов конференций SLAP и OnSemi и другой англоязычной литературы (начиная с Роба Эриксона) лет 25 уж как. Могу поделиться литературой. У меня ее под гиг.
Существуют топологии теоретически исключающие пульсации. Но дьявол, он в подробностях. И экран и двойной экран прокладываются чтобы связь между обмотками была только магнитная. Экраны удаляют (в теории - полностью) емкостную связь обмоток. Это должно делатся по умолчанию. И премиальными разработками для аудио - да есть. Но для себя сделал вывод - прецизионные маломощные схемы проще запитать от линейного источника. Меньше проблем.
Дело в том, что импульсные источники - это не мой постоянный хлеб. Мне же приходитлось конструировать скорее источники с нестандартными характеристиками.
Ежели кто захочет реализовать данный источник, чем смогу дистанционно поделюсь.

 

[Lenin]

Могу поделиться литературой. У меня ее под гиг.

Да, делитесь, если не трудно, я ж писал постом выше.
На почту сможете прислать? Скину в личку.
Интерес не праздный, совсем.

 

[morozovdmitry]

Сейчас обкатываю о силовую часть, без сервисных элементов. Мягкий пуск пока - ЛАТром. Схему управления выложу после праздников. Пока подберите сердечники. Подойдут мз первоисточника. Тогда и определимся с намоточными данными. Новое буду выкладывать здесь. Если что-то нужно будет - то можно и в личку.

 

[morozovdmitry]

Прикладываю реализованную на сегодня схему управления. Задающий генератор - IRS2453D - автоколебательный драйвер моста. Вторая микросхема используется как усилитель. На ее выход присоединяется первичная обмотка трансформатора управления затворами ключей. Вторичных обмоток - четыре.
В качестве задающего генератора можно использовать и автоколебательный драйвер полумоста. У меня изначально была попытка управления ключами в бутстрепном включении драйвера. Не пошло, но микросхему менять не стал. Добавил усилитель и трансформатор.

 

[morozovdmitry]

Сейчас трансформатор драйвера выполнен на сердечнике Ш12x16 2000НН. Первичная обмротка содержит 15 втков, четыре вторичные - по 10 витков. Наматывал проводоv ЛЭШО 0.05x25. Можно и не литцендратом, а чем есть.. Диаметра провода порядка 0.3 мм должно хватить. Каждая обмотка размещается ао всей высоте каркаса в один слой. Межслойную изоляцию выполнял второпластовой лентой. Важно потом соблюсти фазировку обмоток: одинаковая в одной диагонали и противоположная в разных диагоналях.
Сфотографировал осциллограмы тока в первичной обмотке трансформатра и напряжения на затвор-исток одного из ключей. Частота преобразования сейчас порядка 40 кГц.

 

[pap_nev]

Мертвое время не маловато- чуть более 1 мкс? Это при каких транзисторах и какой мощности нагрузки?

 

[morozovdmitry]

Нагрузка была 200Вт. Две автомобильнае галогенки с запараллеленными всеми нитями. Первичное напряжение - 70 В. (чтобы галогенки не спалить) Амплитуда тока на осциллограмме- около 5А (токовый трансформатор). Транзисторы IRFP640. Мертвое время задается микросхемой-драйвером, не мной. В резонансном (не ШИМ выходе) попытка бутстрепного включения микросхемы (по даташиту) драйвер убивает. Возможен и такой режим (во вложении) при снижении частоты коммутации до 30 кГц. Сегодня железо прошло незапланированную проверку на кз. Красиво горели провода от вторички транса к выпрямиелю. Но все живо. Приведенные осциллограммы для блока однополярного, со вторичкой по одному витку медной ленты во всю ширину каркаса. И осциллограммы соответствуют модели для этого случая.
Выложенная выше схема-модель отличается. Но данные драйверного трансформатора будут такими-же.
При моделировании в панели управления на вкладке SPICE устанавливаю метод интегрировани - Gear , solver - alternate/